Инвертор Советский патент 1984 года по МПК H02M7/537 H02P13/18 

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано при построении регулируемых двухтактных ключевых преобразователей напряжения (инверторов) с независимым возС уждением. Известны инверторы с двухтактным режимом работы, в системе управлени которых формируются две последовательности импульсов возбуждения, сдвинутые по фазе на угол 180 . В этой и подобных схемах инверторов, в целях обеспечения гальванической развязки входа и выхода устройства, а также каналов между собо используется трансформаторное возбуждение силовых транзисторов, преобразователя. При этом сигналы выключения силовых транзисторов фор мируются за счет энергии, накопленной в трансформаторах возбуждения при насьщённом силовом транзисторе, что позволяет предельно упростить систему управления инвертором, обеспечить ее высокие энергетические показатели ll. Однако известные инверторы недостаточно надежны, что обусловлено пониженной коммутационной устойчивостью транзисторов преобра зователя в запертом состоянии, В устройствах с форсированным запиранием электронных ключей и сис темах управления транзисторными ключами инвертора по двум переходам обеспечивается снижение амплитуды сквозного тока, обусловленного инерционностью транзистора ZJ. .Однако исключение сквозного тока, вызванного паразитной емкостной связью между каналами, в данных устройствах не достигается. Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаем му результату является инвертор с коммутирующими обмотками силового трансформатора, который-содержит двухканальный блок управления, выходами через трансформаторы возбу дения подключенный к управляющим входам силовых транзиоторных ключей соединенных с источником входного напряжения и первичной обмоткой силового высокочастотного трансформатора, коммутирующие обмотки которог соединены с входами управления сило вых ключей, а выходная обмотка подключена к нагрузке . Известное устройство характеризуется сравнительно невысокой надежностью обусловленной недостаточно высокой коммутационной устойчивостью силовых транзисторов, вызванной запаздыванием запирающего сигнала относительно помехи, действующей из канала в канал через паразитную емкостную связь, минуя силовой трансформатор. Цель изобретения - повышение надёжности устройства путем уменьшения амплитуды помехи, вызванной процессом коммутации смежного силового ключа и обусловленной паразитной емкостной связью между каналами. Поставленная цель достигается тем, что в инверторе, содержащем двухканальный блок управления, два трансформатора возбуждения, выходные обмотки которых подключены к входам управления силовых транзисторных ключей, соединенных с источником входного напряжения и первичной обмоткой силовой высокочастотного трансформатора, вьрс&дная обмотка которого подключена к нагрузке, в каждый канал управления введены элемент задержки, входом подключенный к соответствующему выходу блока управления, а выходом - к входу порогового устройства, выход которого присоединен к первичной обмотке трансформатора возбуждения, выходная обмотка которого подключена к входу управления транзисторного ключа соответствующего канала усиления, коммутирующий трансформатор, первичная обмотка которого присоединена к выходу блока управления, а вторичная через элемент развязки - к входу управления силового транзисторного ключа смежного канала усиления. На фиг.1 показана функциональная схема предлагаемого устройства; на фиг.2 - диаграммы напряжений, поясняющие его работу. Устройство содержит двухканальный блок 1 управления, элементы 2 и 3 задержки, пороговые узлы 4 и 5, трансформаторы 6 и 7 возбуждения, силовые транзисторные ключи 8 и 9, коммутирующие трансформаторы 10 и 11, элементы 12 и 13 развязки, источник 14 первичного напряжения, силовой высокочастотный трансформатор 15, нагрузку 16.

Два выхода двухканального блока 1 управления через последовательно соединенные коммутирующие трансформаторы 10 (11) и элементы 12 (13) развязки подключены к входам управления силовых транзисторных ключей 9 (8). При этом силовые транзисторны ключи 8 и 9 подключены к источнику 14 первичного напряжения и первичной обмотке силового высокочастотного трансформатора 15, выходная обмотка которого соединена с нагрузкой 16. Управляющие входы транзисторных ключей 8 и 9 через последовательно соединенные элемент задержки 3 (2), пороговое устройство 5 (4) и трансформаторы 7 (6) возбуждения присоединены к соответствующим выходам блока 1 управления.

Принцип действия устройства сводится к следующему.

При формировании переднего фронта отпирающего сигнала на выходе блока 1 управления, например канала А .(фиг.1), в цепь управления транзисторного ключа 9 канала В практически без задержки поступает запирающий сигнал через коммутирующий трансформатор 10 и элемент 12 развязки (фиг, 12). Задержка переднего фронта данного сигнала на уп15авляющем .входе транзисторного ключа 8 (канал А) осуществляется при помоищ элемента 2 задержки и порогового устройства 4. Таким образом, на выходной обмотке трансформатора 6 возбуждения передний фронт отпирающего сигнала оказывается сдвинутый относительно момента его появления на выходе блока 1 управления. Подача этого-сигнала производится через элемент 3 задержки, пороговое устройство и трансформатор 7 возбуждения. Сигнал запирания силового транзистора 8 канала А (на время насыщенного состояния транзистора 9 канала В),поступает на его управляющий вход через коммутирующий трансформатор 11 и элемент 13 развязки.

В результате, на выходной обмотке трансформатора 15 формируются двухполярные прямоугольные импульсы напряжения с паузой на нулевом уровне, а моменты возникновения помех в базовых цепях.силовых транзисторов оказываются сдвинутыми относительно передних фронтов запирающих сигналов на время tj (фиг.2), определяемое задержкой в трактах формирования отпирающего сигнала каждого канала инвертора. Этот временной сдвиг позволяет обеспечить смещение помеки в область больших запирающих напряжений, повысить коммутационную устойчивость силовых транзисторных ключей инвертора и надежность его работы. В качестве пороговых- устройств 4 и 5 могут быть использованы динисторы или схемы аналогичного действия а функции элементов 12 и 13 развязки может выполнять диодно-резистивная цепь, автоматически отключающая вспомогательную цепь управления при смене полярности коммутирующего сигнала. Элементы 2 и 3 задержки могут быть выполнены на базе интегрирующих цепей, построенных на активных или пассивных элементах. Коммутирующие трансформаторы 10 и 11 и трансформаторы 6 и 7 возбуждения представляют собой импульсные трансформаторы, обеспечивающие минимальные искажения формы импульсов управления . Остальные элементы функциональной схемы не отличаются от аналгичных элементов в известных устройсвах.

Таким образом, в предложенном устройстве смещение помехи в область больших запирающих напряжений позволяет исключить возможность протекания сквозного тока, и, тем самым обеспечить повышение надежности его работы.

Степень снижения абсолютного уровня помехи зависит от допустимого обратного напряжения на эмиттерном переходе транзистора. Это означает, что в отдельных устройствах смещающий потенциал может достигать уровней 5-7 В, что позволяет получить существенный запас по запирающему базовому потенциалу и дает возможность существенно повысить надежность работы транзисторного инвертора при использовании активных приборов с самыми различными частотными свойствами.

К9наяА

I

сИзг

ИНВЕРТОР, содержащий двух- канальный блок управления, два трансформатора возбуждения, выходные обмотки которых подключены к входам управления силовых транзисторных ключей, соединенных с источником входного напряжения и первичной об-; моткой силового высокочастотного трансформатора, выходная обмотка которого подключена к нагрузке, отличающийся тем, что, с целью повьппения надежности устройства путем уменьшения амплитуды помехи, вызванной процессом коммутации смежного транзисторного ключа и обусловленной паразитной емкостной связью между каналами, в каждый канал управления инвертора введены элемент задержки, вход которого подключен к одному, из выходов блока управления, а выход - к входу порогового устройства, выход которого присоединен к первичной обмотке трансформатора возбуж- S дения, выходная обмотка которого (Л подключена к входу управления транзисторного ключа соответствующего канала усиления, коммутирующий трансформатор, первичная обмотка которого 2 присоединена к тому же выходу блока управления, а вторичная через элемент развязки - к входу управления силового транзисторного ключа смежного канала усиления.